unidades y estandares

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C APÍT U LO 1 Unidades, cantidades físicas y vectores

nuestro modelo predeciría que si lanzamos la pelota hacia arriba, ésta se movería en
línea recta y desaparecería en el espacio. Necesitamos valernos del criterio y la creatividad para lograr un modelo que simplifique lo suficiente un problema, sin omitir
sus características esenciales.
Al usar un modelo para predecir el comportamientode un sistema, la validez
de la predicción está limitada por la validez del modelo. Por ejemplo, la predicción de
Galileo con respecto a la caída de los cuerpos (véase sección 1.1) corresponde a un
modelo idealizado que no incluye los efectos de la resistencia del aire. El modelo
funciona bien para una bala de cañón, aunque no tan bien para una pluma.
En física y en todas las tecnologías,cuando aplicamos principios físicos a sistemas complejos, siempre usamos modelos idealizados y debemos tener presentes los
supuestos en que se basan. De hecho, los mismos principios de la física se expresan
en términos de modelos idealizados; hablamos de masas puntuales, cuerpos rígidos,
aislantes ideales, etcétera. Tales modelos desempeñan un papel fundamental en este
libro. Intente ubicarlosal estudiar las teorías físicas y sus aplicaciones a problemas
específicos.

1.3 Estándares y unidades

1.3 En 1791 se definió que la distancia
entre el Polo Norte y el ecuador era
exactamente 107 m. Con la definición
moderna del metro, esta distancia es
aproximadamente 0.02% más que 107 m.
El metro se definió originalmente como
1/10,000,000 de esta distancia.
Polo Norte

107 m
EcuadorComo vimos en la sección 1.1, la física es una ciencia experimental. Los experimentos requieren mediciones, cuyos resultados suelen describirse con números. Un
número empleado para describir cuantitativamente un fenómeno físico es una cantidad física. Dos cantidades físicas, por ejemplo, que describen a alguien como tú son
su peso y estatura. Algunas cantidades físicas son tan básicas quesólo podemos
definirlas describiendo la forma de medirlas; es decir, con una definición operativa.
Ejemplos de ello son medir una distancia con una regla, o un lapso de tiempo con un
cronómetro. En otros casos, definimos una cantidad física describiendo la forma
de calcularla a partir de otras cantidades medibles. Así, podríamos definir la rapidez
promedio de un objeto en movimiento, como ladistancia recorrida (medida con una
regla) entre el tiempo de recorrido (medido con un cronómetro).
Al medir una cantidad, siempre la comparamos con un estándar de referencia.
Si decimos que un Porsche Carrera GT tiene una longitud de 4.61 m, queremos decir
que es 4.61 veces más largo que una vara de metro, que por definición tiene 1 m de
largo. Dicho estándar define una unidad de la cantidad. El metroes una unidad
de distancia; y el segundo, de tiempo. Al describir una cantidad física con un número,
siempre debemos especificar la unidad empleada; describir una distancia simplemente como “4.61” no tendría significado.
Las mediciones exactas y confiables requieren unidades inmutables que los observadores puedan volver a utilizar en distintos lugares. El sistema de unidades empleado por loscientíficos e ingenieros en todo el mundo se denomina comúnmente
“sistema métrico” aunque, desde 1960, su nombre oficial es Sistema Internacional,
o SI. En el Apéndice A se presenta una lista de todas las unidades del SI y se definen
las fundamentales.
Con el paso de los años, las definiciones de las unidades básicas del sistema métrico han evolucionado. Cuando la Academia Francesa de Cienciasestableció el sistema en 1791, el metro se definió como una diezmillonésima parte de la distancia
entre el Polo Norte y el ecuador (figura 1.3). El segundo se definió como el tiempo
que tarda un péndulo de 1 m de largo en oscilar de un lado a otro. Estas definiciones
eran poco prácticas y difíciles de duplicar con precisión, por lo que se han refinado
por acuerdo internacional.

Tiempo
De 1889 a...